האם הפוטוסינתזה נתמכת על ידינורות לד?
מקור האור הטבעי שתמך בצמחייה יבשתית במשך מיליארדי שנים, אור השמש, מקושר לעתים קרובות לפוטוסינתזה, התהליך שבו צמחים הופכים אנרגיית אור לאנרגיה כימית כדי להניע את ההתפתחות. אבל ככל שהערים גדלות, גינון מקורה הופך פופולרי יותר, ושיטות החקלאות נעות לכיוון של הגדרות מבוקרות (כמו חוות אנכיות), הנושא מועלה: האם מקורות אור מלאכותיים כמו נורות LED יכולים לקדם פוטוסינתזה? כן, ללא ספק, אולם היעילות תלויה בידיעה כיצד צמחים משתמשים באור, מאפייני LED וכוונון תנאי תאורה קפדני. על מנת לחקור זאת, עלינו תחילה לנתח את היסודות של הפוטוסינתזה, לאחר מכן להסתכל כיצד נוריות LED משתלבות בצרכי האור של הצמחים, ולאחר מכן לדון בשימושים ובנושאים מעשיים.
היכולת של צמחים להשתמש בפיגמנטים כמו קרוטנואידים, כלורופיל a וכלורופיל b כדי לספוג אורכי גל אור מסוימים היא המרכיב הבסיסי של הפוטוסינתזה. הפיגמנט העיקרי, כלורופיל a, יעיל ביותר בקליטת אור בשני טווחי אורכי גל: הספקטרום האדום (600-700 ננומטר) והספקטרום הכחול (400-500 ננומטר). קרוטנואידים סופגים אור כחול-ירוק ומגנים על הצמחים מפגיעה באור, בעוד שכלורופיל b משפר זאת על ידי ספיגת מעט יותר כחול וקצת אור כתום. הסיבה שעלים נראים ירוקים לעין האנושית היא בגלל שצמחים צורכים מעט מאוד אור ירוק (500-600 ננומטר), כאשר רובו מוחזר. למרות שכל ספקטרום האור הנראה מסופק על ידי אור השמש, צמחים משתמשים רק בחלקים הכחולים והאדומים, אשר מכונים "טווח קרינה פעילה פוטוסינתטית" (PAR). הבנה מכרעת זו חיונית לטכנולוגיית LED: אפילו מבלי לשחזר את כל הספקטרום של השמש, נוריות LED עשויות להקל על הפוטוסינתזה אם הן יכולות לפלוט אור באזורי ה-PAR האדום והכחול.
נוריותמתאימים במיוחד-לפוטוסינתזה בגלל יכולתם יוצאת הדופן למקד אורכי גל מסוימים. ניתן לעצב נורות לד כדי לפלוט פסים צרים של אור בדיוק בטווח הכחול והאדום, בניגוד לשפופרות פלורסנט (שפולטות קצת PAR אבל גם אור ירוק וצהוב מיותר) או נורות ליבון (שפולטות אור רחב-ספקטרום אך מאבדות את מירב האנרגיה כחום). נוריות כחולות ביעילות גבוהה-, למשל (המשתמשות במוליכים למחצה InGaN, כפי שהוזכר קודם), פולטות אור ב-450-470 ננומטר, אורך גל שנספג בקלות על ידי כלורופיל a ו-b. ב-660–670 ננומטר, שהוא גם טווח קליטה נוסף של כלורופיל a, פולטים נורות לד אדומות, המורכבות בדרך כלל מאלומיניום גליום ארסניד (AlGaAs) או גליום ארסניד פוספיד (GaAsP). מגדלים יכולים לייצר ספקטרום אור "מותאם אישית" העונה על הדרישות הפוטוסינתטיות של הצמחים שלהם על ידי שילוב של נוריות כחולות ואדומות ביחס מסוים, בדרך כלל 1:3 עד 1:5 כחול-עד-אדום, תלוי במגוון הצמחים. נוריות LED יעילות באנרגיה עד 80%-מנורות ליבון, וזה יתרון עצום לחקלאות מקורה שבה עלויות התאורה הן הוצאה מרכזית. גישה ממוקדת זו לא רק מבטיחה שצמחים יקבלו את האור שהם דורשים אלא גם ממזערת בזבוז אנרגיה.
היכולת של נוריות LED לקדם פוטוסינתזה-ובמצבים מסוימים לעלות על אור השמש הטבעי-אומתה באופן עקבי על ידי מחקרים מדעיים. מחקר משנת 2018 המשווה את הצמיחה של חסה מתחת לאדום-כחולתאורת לדלאור השמש פורסם ב-Scientia Horticulturae. לפי הממצאים, לחסה שתורבתה באמצעות נוריות LED הייתה 20% יותר ביומסה (משקל הצמח הכולל) ויותר נוגדי חמצון מאשר לחסה המיוצרת בשמש. זה נובע מהעובדה שנורות LED נותנות שליטה מדויקת על הספקטרום, משך הזמן ועוצמת האור-שכולם מגוונים בהגדרות הטבעיות. לדוגמה, הפוטוסינתזה מואטת בימים מעוננים כאשר עוצמת אור השמש פוחתת. מגדלים יכולים להשתמש בנורות LED כדי לשמור על רמת אור קבועה (נמדדת במיקרומול למ"ר לשנייה, או מיקרומול/מ"ר לשנייה) שהיא אידיאלית לשלב הצמיחה של הצמח. ניתן לשנות גם את "תקופת הצילום", או מספר שעות האור בכל יום. לדוגמה, עלים ירוקים כמו תרד דורשים 12 עד 16 שעות של אור כדי לפרוח, בעוד שצמחים פורחים כמו עגבניות דורשים תקופות צילום קצרות יותר כדי להתחיל את הפריחה. בחוות אנכיות או אוהלי גידול, נוריות LED ממקסמות את קליטת האור ויעילות החלל על ידי הפקת פחות חום ממקורות אור אחרים, מה שמאפשר למקם אותם קרוב יותר לצמחים מבלי לשרוף את העלים שלהם.
מכיוון שנוריות LED ניתנות לכוונון, ניתן לכוונן אותן כדי לענות על צורכי האור השונים של מיני צמחים שונים. מכיוון שהצמיחה שלהם מתרכזת בפיתוח העלווה שלהם, ירקות עלים (חסה, קייל ותרד) דורשים אור כחול ואדום מעל כל השאר. סידור LED כחול פשוט אדום- מתאים ובמחיר סביר עבור הצמחים הללו. עם זאת, הוספת כמויות זעירות של אור ירוק או -אדום רחוק (700-800 ננומטר) לתאורה עשויה לעזור לצמחים הפורחים ומניבים פרי, כגון עגבניות, פלפלים, ורדים. לדוגמה, אור אדום רחוק- מסייע בשליטה ב"פוטומורפוגנזה", או כיצד צמחים מגיבים לאור על ידי גידול דברים כמו אורך הגבעול והתחלת הפרחים . 10% אור אדום-רחוק נוסף לספקטרום LED אדום-כחול הגדיל את תפוקת פרי העגבניות ב-15% על ידי עידוד 2020 מחקר שפורסם בצמח. פיזיולוגיה. נוריות LED יכולות לעזור אפילו לצמחים שאוהבים-תאורה נמוכה-, כמו צמחי בית נפוצים כמו פוטוס או צמחי נחש, שיכולים לשרוד בחללים ללא שמש טבעית הודות למנורת LED כחולה-אדומה בעוצמה-נמוכה שיכולה להציע מספיק PAR כדי לשמור על בריאותם. בגלל יכולת ההסתגלות שלהם, נורות לד לא מושלמות רק לחקלאות תעשייתית אלא גם לגננים ביתיים שרוצים לטפח צמחי בית או עשבי תיבול כל השנה.
למרות שנורות LED הן די טובות בפוטוסינתזה, יש כמה דברים שכדאי לזכור כדי להפיק מהם את המרב. ראשית, עוצמת האור חייבת להיות מתאימה לדרישות הצמח. לדוגמה, צמחים בוגרים עשויים לדרוש 400-600 מיקרומול/מ"ר לצמיחה מרבית, בעוד שתילים דורשים עוצמה נמוכה יותר (100-200 מיקרומול/מ"ר/שניה) כדי למנוע מתח. ככל שהצמח מזדקן, חקלאים יכולים לשנות את העוצמה באמצעות נוריות LED בעלות יכולות עמעום. הגורם המכריע השני הוא יחס הספקטרום: יותר מדי אור אדום עלול לגרום לצמחים חלשים ורזים, בעוד שאור כחול מדי יעכב את הצמיחה (עלים דקים, גבעולים קצרים). חשוב לבדוק יחסים שונים עבור כל מין, כגון 1:4 כחול-עד-אדום עבור חסה ו-1:3 עבור עגבניות. שלישית, ניהול חום-בהספק גבוה-, המשמשים בחוות מסחריות, בכל זאת יכולים לייצר חום שמשפיע על טמפרטורת המפעל ועל אורך חיי ה-LED, למרות העובדה שנורות LED פולטות פחות חום מאשר נורות מסורתיות. גופי LED יכולים למנוע התחממות יתר על ידי הוספת מאווררים או גופי קירור. לבסוף, למרות שהוצאות האנרגיה נמוכות מאלו של תאורת ליבון או פלורסנט, הן עדיין יכולות לעלות עבור עסקים-גדולים. ניתן להקטין את ההוצאות-לטווח הארוך על ידי בחירת נוריות- ביעילות גבוהה, הנמדדות בלומנס לוואט (lm/W) או PAR לוואט (μmol/J).
העלייה של חקלאות מקורה וחקלאות אנכית היא כבר עדות להשפעות המעשיות של פוטוסינתזה נתמכת- LED. אלפינוריות-אדומות כחולותמשמשים עסקים כמו Plenty ו-AeroFarms לגידול עלים ירוקים בערים, צורכים 95% פחות מים מחקלאות קונבנציונלית ומניבים יבולים-כל השנה. נוריות LED מאפשרות לייצר מזון מקומי באזורים עם טמפרטורות קיצוניות, כמו הקוטב הצפוני, שבו אור השמש דליל במשך חודשים בכל פעם, מה שמפחית את הצורך בירקות מיובאים. המחקרים של נאס"א ליצירת מערכות מזון למסעות בחלל ממושכים (כגון מסעות למאדים) משתמשים גם בנורות LED לגידול צמחים בתנאים מבוקרים. בקנה מידה קטן יותר, מגדלים ביתיים הופכים אזורים קודרים לגינות פוריות על ידי שימוש באורות LED לגידול ירקות, עשבי תיבול ומיקרו ירוקים במרתפים או בדירות. שימושים אלו מראים כי נוריות LED הן טכנולוגיה מהפכנית המרחיבה את מגוון המקומות והשיטות בהם ניתן לגדל צמחים, בנוסף להוות תחליף מעשי לאור השמש בפוטוסינתזה.
לסיכום,נורות לדללא ספק יכולים לסייע בפוטוסינתזה, והם יכולים לעשות זאת בצורה יעילה, מדויקת ורב-תכליתית יותר ממקורות אור קונבנציונליים רבים. נוריות LED מעניקות לצמחים את האור המדויק שהם דורשים לפוטוסינתזה על ידי פליטת אורכי גל מסוימים בטווחי ה-PAR האדום והכחול. מגדלים עשויים גם לשנות את הספקטרום, עוצמתו ומשך האור כך שיתאימו למיני צמחים ולשלבי צמיחה שונים. נוריות LED יכולות להגביר את צמיחת הצמח, התפוקה והאיכות, על פי מחקרים מדעיים ויישומים מעשיים (כגון גינות ביתיות וחוות אנכיות). למרות שיש גורמים שיש לקחת בחשבון, כגון שליטה בחום ומקסום עוצמת האור, ניתן לפתור אותם בקלות בתכנון קפדני. התרומה של טכנולוגיית LED לפוטוסינתזה רק תגדל ככל שהיא תתפתח עוד יותר (במונחים של עלות, יעילות וכוונון ספקטרום), ותפתח את הדלת לחקלאות נגישה, פרודוקטיבית ובת קיימא יותר בעתיד.
שאלות נפוצות
שאלה 1. איך אני יכול לקבל את הדוגמאות האלה?
A1: היי, קל לזה. תן לי את הכתובת שלך ותגיד לי איזה פריט אתה צריך, נארגן שנשלח אליך על ידי DHL או FedEx.
ש 2: מה לגבי האיכות שלך?
A2: כל חומרי הגלם באיכות מעולה כדי להבטיח בהירות גבוהה ובהירות מספקת.
ש 3: מה לגבי זמן ההובלה?
A3: מדגם צריך 3-5 ימים, זמן ייצור המוני צריך 25-40 ימים לאחר קבלת הפיקדון
שנזן Benwei Lighting Technology Co., Ltd
טלפון: +86 0755 27186329
נייד (+86)18673599565
וואטסאפ:19113306783
אֶלֶקטרוֹנִי:bwzm15@benweilighting.com
סקייפ: benweilight88
אינטרנט:www.benweilight.com
